(57)【要約】【課題】はんだ被着面の清浄化、表面改質のためにプラズマ照射を行うプラズマ照射装置を部品実装ラインに効果的に組み込む。【解決手段】部品実装装置１０は、導電性金属からなる所定の配線パターンを有する基板上に、チップ構造を有する電子部品をマウントし、これをリフローはんだ付けする表面実装ラインを構成する。部品実装装置１０は、基板供給装置１１、プラズマ照射装置１２、はんだ印刷装置１３、接着剤ディスペンサ１４、マウンタ１５、リフロー炉１６、検査装置１７及び基板受取装置１８を備える。プラズマ照射装置１２は、クリームはんだがスクリーン印刷される部分にプラズマを照射し、その表面の清浄化、表面改質を図る。【選択図】図１
2007299822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性金属からなる所定の配線パターンを有する基板を供給する基板供給手段と、
前記配線パターンの所定の領域にはんだ層を形成するはんだ層形成手段と、
前記はんだ層を利用して、はんだ付けにより所定の電気部品を前記基板に実装させるべく前記基板に対して電気部品をマウントするマウント手段とを少なくとも含み、前記電気部品の基板への実装ラインを構成する部品実装装置であって、
少なくとも前記配線パターンのはんだ層が形成される領域に大気圧下でプラズマを照射するプラズマ照射装置が組み入れられていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記基板の配線パターンが、基板の表面に形成された電気部品を表面実装させるための配線パターンであり、
前記はんだ層形成手段が、前記配線パターン上にクリームはんだをスクリーン印刷するはんだ印刷装置であって、
前記プラズマ照射装置は、前記クリームはんだが印刷される前工程に組み入れられ、前記配線パターンのクリームはんだが印刷される領域にプラズマを照射する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記はんだ印刷装置により印刷されるクリームはんだが、フラックスフリーのクリームはんだであることを特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記基板の配線パターンが、基板を貫通して形成されたスルーホールであり、
前記はんだ層形成手段が、流動するはんだ溶液に前記基板を接触させることで前記スルーホールにはんだ層を形成するフローはんだ槽であって、
前記プラズマ照射装置は、前記はんだ溶液への基板の接触が行われる前工程に組み入れられ、前記スルーホールにプラズマを照射する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項５】
前記マウント手段が、前記プラズマ照射装置の前工程に組み入れられ、リード部を備えた電気部品の前記リード部を前記スルーホールに挿入するように前記基板に電気部品をマウントするものであって、
前記プラズマ照射装置は、前記スルーホールと、前記スルーホールに挿入された前記リード部とにプラズマを照射する構成とされていることを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にＬＳＩ、ＩＣ、各種半導体素子、コンデンサ、抵抗等の電気部品をはんだ付けにより実装する部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路基板への電気部品の実装態様としては、主に回路基板の表面に形成された配線パターンの所定位置に実装する電気部品の端子部を沿わせるようにマウントしてはんだ付けを行う表面実装と、回路基板に穿設されたスルーホールに電子部品のリード部を挿通してはんだ付けを行う挿入実装（ディスクリート実装）とがある。また、はんだ付けの方式としては、主に予め配線パターン上にクリームはんだをスクリーン印刷しておき、電気部品のはんだ付け時にこれを加熱して溶融させるリフロー法と、はんだ槽内で噴流状態とされている溶融はんだに回路基板を接触させるフロー法とがある。表面実装にはリフロー法及びフロー法の双方が適用可能であるが、挿入実装には専らフロー法が適用される。
【０００３】
一般にはんだ付けには、はんだ被着面の酸化物遊離や濡れ性改善等のために、有機レジンであるフラックスの使用が不可欠である。上記リフロー法では、フラックスが練り込まれたクリームはんだが用いられる。一方、フロー法では、フラックス噴霧装置を用い、スルーホールなどのはんだ付け箇所に予めフラックスを噴霧塗布する方法が取られている。しかし、フラックスを使用すると、はんだ付け後にフロン等を用いての基板洗浄が必要となる場合があり、工程の増加を招来するばかりでなく、環境破壊の観点からも好ましくない。なお、洗浄を必要としない無洗浄フラックスも存在するが、概して高価であるため、汎用性に欠けるという問題がある。そもそも、フラックスとして利用される有機レジン自体も、その使用が規制させる趨勢にあり、可及的にフラックスを用いない部品実装装置の実現が望まれているところである。
【０００４】
ところで、はんだ付けが行われる被着面に対してプラズマを照射し、被着面の清浄化乃至は表面改質を行う技術が知られている。例えば特許文献１には、はんだ付け前にプラズマにより基板表面の不純物を除去することが開示されている。また、特許文献２には、はんだ付け前に高周波プラズマによって被処理物の表面を活性化処理し、フラックスフリーはんだにてはんだ付けを行う技術が開示されている。さらに、特許文献３には、フラックスフリーはんだによりはんだ接合する２つの部材に大気圧低温プラズマを照射して表面を清浄化すると共に、溶融はんだを供給して両者をはんだ付けする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平３−１７４９７２号公報
【特許文献２】特開平８−２８１４２３号公報
【特許文献３】特開平９−２３５６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜３のはんだ付け方法乃至は装置は、プラズマ照射によりはんだ被着面の清浄化、表面改質を行った上ではんだ付けを行うことを開示するに止まる。すなわち、回路基板上への電気部品のマウント、はんだ層の形成、電気部品のはんだ付けまでを一連のプロセスとして行う部品実装ラインに、如何にプラズマ照射装置を組み込めば効率的な部品実装を行い得るかにつき有意な記載がない。上記特許文献２では、真空装置内でプラズマ処理を行った後、後段に配置された噴流式はんだ付け装置にてはんだ付けを行う旨が開示されている。しかし、チャンバーを要する真空装置を部品実装ラインに組み込むことは妥当ではない。また特許文献３には、プラズマ処理の後、その清浄化された部位に溶融はんだを供給するか、非溶融はんだを供給して溶融させる旨が開示されているものの、これを如何に部品実装ラインへ組み込むかについては特段記載がない。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、回路基板への部品実装のため基板供給装置やマウンタ等の各種装置がライン化されてなる部品実装装置において、フラックスフリー化を図ると共に、はんだ被着面の清浄化、表面改質のためにプラズマ照射を行うプラズマ照射装置が効果的に組み込まれた部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る部品実装装置は、導電性金属からなる所定の配線パターンを有する基板を供給する基板供給手段と、前記配線パターンの所定の領域にはんだ層を形成するはんだ層形成手段と、前記はんだ層を利用して、はんだ付けにより所定の電気部品を前記基板に実装させるべく前記基板に対して電気部品をマウントするマウント手段とを少なくとも含み、前記電気部品の基板への実装ラインを構成する部品実装装置であって、少なくとも前記配線パターンのはんだ層が形成される領域に大気圧下でプラズマを照射するプラズマ照射装置が組み入れられていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、少なくとも基板へのはんだ層の形成、電気部品の基板へのマウント及びはんだ付けを行う部品実装ラインを構成する部品実装装置において、大気圧下でプラズマを照射するプラズマ照射装置が組み入れられるので、基板に対して一連の処理を行う一段階で、配線パターンのはんだ層が形成される領域にプラズマを照射して表面改質を行うことができる。かかるプラズマ照射により、はんだ被着面の清浄化並びに濡れ性改善が図られることから、フラックスを用いることなくはんだ付けを行うことができる。
【０００９】
上記構成において、前記基板の配線パターンが、基板の表面に形成された電気部品を表面実装させるための配線パターンであり、前記はんだ層形成手段が、前記配線パターン上にクリームはんだをスクリーン印刷するはんだ印刷装置であって、前記プラズマ照射装置は、前記クリームはんだが印刷される前工程に組み入れられ、前記配線パターンのクリームはんだが印刷される領域にプラズマを照射する構成とすることができる（請求項２）。この場合、前記はんだ印刷装置により印刷されるクリームはんだが、フラックスフリーのクリームはんだであることが望ましい（請求項３）。
【００１０】
この構成によれば、いわゆる表面実装型の部品実装ラインにおいて、基板の配線パターン上にクリームはんだの層がスクリーン印刷される前に、当該配線パターン表面をプラズマ照射により表面改質することが可能となる。従って、クリームはんだにフラックスを練り込まなくとも、はんだ層の配線パターンへの接着性を良好なものとすることができる。
【００１１】
また、上記構成において、前記基板の配線パターンが、基板を貫通して形成されたスルーホールであり、前記はんだ層形成手段が、流動するはんだ溶液に前記基板を接触させることで前記スルーホールにはんだ層を形成するフローはんだ槽であって、前記プラズマ照射装置は、前記はんだ溶液への基板の接触が行われる前工程に組み入れられ、前記スルーホールにプラズマを照射する構成とすることができる（請求項４）。
【００１２】
この構成によれば、いわゆる挿入実装型の部品実装ラインにおいて、フローはんだ槽にスルーホール付の基板が浸漬される前に、スルーホール（を含む領域）にプラズマを照射してその表面改質を行うことが可能となる。従って、フラックス噴霧装置のような、スルーホールに対してフラックスを噴霧する装置の部品実装ラインへの組み込みを無用とすることができる。また、フラックスを使用しないことから、フラックスを除去する基板洗浄装置等の組み込みも省くことができる。
【００１３】
この場合、前記マウント手段が、前記プラズマ照射装置の前工程に組み入れられ、リード部を備えた電気部品の前記リード部を前記スルーホールに挿入するように前記基板に電気部品をマウントするものであって、前記プラズマ照射装置は、前記スルーホールと、前記スルーホールに挿入された前記リード部とにプラズマを照射する構成とされていることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、スルーホールだけでなく、該スルーホールに挿入されるリード部にもプラズマが照射されるので、はんだ付けされる双方の面の濡れ性を改善することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の部品実装装置によれば、プラズマ照射装置が組み入れられ、プラズマ照射によりはんだ被着面の表面改質を行うことができるので、はんだ付けに当たりフラックスフリー化を図ることができる。すなわち、リフロー法を採用する場合にあってはクリームはんだへのフラックスの練り込みを不要とすることができ、フロー法を採用する場合にあってはフラックス噴霧装置の使用を無用とすることができる。これにより、フラックスの洗浄工程も省くことができる。その一方で、表面改質が行われる結果、鉛フリーはんだを用いた場合でも、共晶はんだを用いた場合に匹敵する優れた接合力を得ることができる。また、プラズマ照射装置は大気圧下でプラズマを照射するものであり、さらに、例えばフラックス噴霧装置に替えてプラズマ照射装置を組み込むようにすれば本発明に係る部品実装装置を構築でき、既存の部品実装ラインへの適用も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る表面実装型の部品実装装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。この部品実装装置１０は、導電性金属からなる所定の配線パターン（パッド）を有する基板上に、チップ構造を有する電子部品等（電気部品）をマウントし、これをリフローはんだ付けする表面実装ラインを構成する装置である。部品実装装置１０は、基板供給装置１１（基板供給手段）、プラズマ照射装置１２、はんだ印刷装置１３（はんだ層形成手段）、接着剤ディスペンサ１４、マウンタ１５（マウント手段）、リフロー炉１６、検査装置１７及び基板受取装置１８を備えている。
【００１６】
基板供給装置１１は、いわゆるローダであって、はんだ付け処理する基板をストックするカセット、このカセットから基板を搬出してラインに載せる移送ロボットなどを備えている。ここで基板は、リジッド又はフレキシブルな絶縁基材の片面又は両面に、Ｃｕ等の導体箔を貼り合わせ、エッチング等の手法で所定の配線パターンが形成されてなる回路基板である。
【００１７】
プラズマ照射装置１２は、少なくとも前記基板に備えられている配線パターンのはんだ層が形成される領域に大気圧下でプラズマを照射することで、その領域の表面清浄化並びに表面改質を行うものである。このプラズマ照射装置１２の具体例については、図２〜図４に基づいて後記で詳述する。
【００１８】
はんだ印刷装置１３は、前記配線パターン上にクリームはんだをスクリーン印刷するための装置である。すなわち、配線パターンが形成された基板上に、はんだ層形成パターンに応じた窓部が設けられたメタルマスクを被せ、スキージと呼ばれるへら状部材を用いてクリームはんだを前記メタルマスクの窓部から表出している配線パターン上に塗着する。ここで使用されるクリームはんだは、通常の基板実装装置で用いられるクリームはんだとは異なり、フラックスとしての有機レジンが練り込まれていないフラックスフリーのクリームはんだである。
【００１９】
接着剤ディスペンサ１４は、基板上のはんだ面に実装された電子部品が、リフローはんだ付け時に前記はんだ面から外れることを防ぐために、接着剤を基板の所定箇所に塗布するための装置である。ここで使用される接着剤は、熱硬化性の接着剤である。
【００２０】
マウンタ１５は、はんだ付けされる電子部品を基板上にマウントする装置であって、電子部品を吸着保持する吸着ノズルが備えられた可動ヘッドと、電子部品を連続供給する部品供給装置とを含んでいる。この部品供給装置としては、例えばテープ供給方式、バルク供給方式、スティック供給方式或いはトレイ供給方式などを採用することができる。
【００２１】
リフロー炉１６は、赤外線や熱風を熱源とするコンベア式の連続加熱炉からなる。リフロー炉１６は、はんだ印刷装置１３により印刷されたクリームはんだを溶融させて、電子部品を基板の配線パターンにはんだ接合させるものである。このリフロー炉１６の後段には、ブロワー等からなる図略の基板冷却装置が配置される。
【００２２】
検査装置１７は、ＣＣＤのような撮像素子を備え、基板のリフロー面におけるはんだ付け状態、マウントされた電子部品の品種や位置、異常の有無等を画像情報に基づいて自動検査するものである。
【００２３】
基板受取装置１８は、いわゆるアンローダであって、検査装置１７を通過した基板を搬出する移送ロボットと、搬出された基板を格納するカセットとを備えている。
【００２４】
次に、上述のプラズマ照射装置１２の具体例について説明する。図２は、プラズマ照射装置１２の具体的実施形態の一つであるロボットハンド型のプラズマ照射装置３０を示す構成図、図３は、このプラズマ照射装置３０の要部拡大断面図である。プラズマ照射装置３０は、基台３００の上に載置されるロボットハンド３１、このロボットハンド３１に搭載されプラズマ化したガスを生成して放出するプラズマ発生ノズル３２、マイクロ波エネルギーを発生するマイクロ波発生装置３３、プラズマ発生ノズル３２に対して所定の処理ガスを供給する処理ガス供給装置３４、当該プラズマ照射装置３０の動作制御を行う制御部３５、及びクリームはんだの被着面を有するワークである回路基板Ｗを搬送するワークキャリー３０１を備えて構成されている。
【００２５】
ロボットハンド３１は、基台３００上に載置固定されるロボット基体部３１１と、このロボット基体部３１１に取り付けられる５自由度を有する多関節アームとからなる。前記多関節アームは、ロボット基体部３１１から順に、回転アーム３１２、第１傾動アーム３１３、第２傾動アーム３１４及び回転傾動アーム３１５が連結されて構成されている。
【００２６】
回転アーム３１２は、ロボット基体部３１１に対し、図中に示すａ軸回りに旋回可能に取り付けられている。第１傾動アーム３１３の基端は、回転アーム３１２の先端に、図中矢印ｃで示す方向に回動するように取り付けられている。第２傾動アーム３１４の基端は、第１傾動アーム３１３の先端に、図中矢印ｄで示す方向に回動するように取り付けられている。回転傾動アーム３１５は、その基端部が第２傾動アーム３１４の先端に、図中矢印ｅで示す方向に回動するように取り付けられていると共に、自身が図中に示すｂ軸回りに旋回可能な機構を備えている。また、回転傾動アーム３１５の先端（下端面側）には、プラズマ発生ノズル３２が取り付けられている。このような多関節アームは、ロボット制御部３５１の制御下において屈曲及び旋回駆動され、プラズマ発生ノズル３２の三次元的な位置決め、つまり所定のプラズマ照射位置への位置決めを可能とするものである。
【００２７】
プラズマ発生ノズル３２は、マイクロ波発生装置３３により発生されるマイクロ波エネルギーに基づきプラズマ化されたガスを生成して放出するためのものである。プラズマ化されたガスは、回路基板Ｗに備えられている配線パターンの、クリームはんだの印刷面の表面改質、清浄化を行うために放射される。図３に示すように、プラズマ発生ノズル３２は、中心導電体３２１、ノズルホルダ３２２、ノズル本体３２３、保護管３２４及び絶縁保持部材３２５を含んで構成されている。なお、前記中心導電体３２１及びノズル本体３２３は、同心で配置され互いに絶縁された内部導体及び外部導体の関係とされている。
【００２８】
中心導電体３２１は、良導電性の金属から構成された棒状部材からなり、その上端部３２１Ｈがノズルホルダ３２２の内部空間３２２１にまで突出している一方で、下端部３２１Ｂがノズル本体３２３の下端縁３２３Ｂと略面一になるように、上下方向に配置されている。この中心導電体３２１の上端部３２１Ｈには、同軸ケーブル３３１を介してマイクロ波発生装置３３からマイクロ波エネルギー（高周波エネルギーであっても良い）が与えられるようになっている。当該中心導電体３２１は、上端部３２１Ｈの付近で絶縁保持部材３２５により保持されている。
【００２９】
ノズルホルダ３２２は、ノズル本体３２３を保持するもので、良導電性の金属から構成されている。ノズルホルダ３２２は、その基端部がロボットハンド３１（回転傾動アーム３１５）に絶縁支持される筒体部３２２０と、この筒体部３２２０の内部に形成されノズル本体３２３及び絶縁保持部材３２５を収容・保持する筒状の内部空間３２２１と、筒体部３２２０を貫通して形成され同軸ケーブル３３１の終端部が接続されるコネクタ部３２２２とを備えている。
【００３０】
ノズル本体３２３は、同様に良導電性の金属から構成され、中心導電体３２１を収納する筒状空間３２３１を有する筒状体である。中心導電体３２１は、所定の環状空間（絶縁間隔）が周囲に確保された状態で、この筒状空間３２３１の中心軸上に配置されている。ノズル本体３２３は、上下方向の略中央付近に穿孔されたガス供給孔３２３２と、中央からやや上方の位置に突設されたフランジ部３２３３とを備える。ガス供給孔３２３２には、所定の処理ガスを供給する処理ガス供給装置３４から延出されるガス供給管３４１の終端部を接続するための管継手等が取り付けられる。
【００３１】
ノズル本体３２３は、その上端側がノズルホルダ３２２の内部空間３２２１へ入り込み、フランジ部３２３３の上端面がノズルホルダ３２２の下端縁と接触するようにノズルホルダ３２２に嵌合されている。なお、ノズル本体３２３は、例えばプランジャやセットビス等（図略）を用いて、ノズルホルダ３２２に対して着脱自在な固定構造で装着されている。また、ノズル本体３２３の上端側付近の外周上には凹溝３２３４が刻設され、該凹溝３２３４にガス漏れを抑止するためのガスシールリング３２３５が介在されている。
【００３２】
保護管３２４は、所定長さの石英ガラスパイプ等からなり、ノズル本体３２３の筒状空間３２３１の内径に略等しい外径を有する。この保護管３２４は、ノズル本体３２３の下端縁３２３Ｂでの異常放電（アーキング）を防止して後述するプルームＰを正常に放射させる機能を有しており、その一部がノズル本体３２３の下端縁３２３Ｂから突出するように、前記筒状空間３２３１に内挿されている。なお、保護管３２４は、その先端部が前記下端縁３２３Ｂと一致するように、或いは下端縁３２３Ｂよりも内側へ入り込むように、その全体が筒状空間３２３１に収納されていても良い。
【００３３】
絶縁保持部材３２５は、テフロン（登録商標）等の耐熱性樹脂材料やセラミック等からなり、中心導電体３２１を貫通させて固定的に保持する円板状の絶縁部材からなる。絶縁保持部材３２５は、その下端縁がノズル本体３２３の上端縁と当接して支持される態様で、ノズルホルダ３２２の内部空間３２２１内において支持されている。
【００３４】
同軸ケーブル３３１は、内部導体３３２の上に順次、発泡絶縁層３３３、外部導体３３４及び外部絶縁ジャケット３３５が形成されてなる。そして、同軸ケーブル３３１の一端は前記コネクタ部３２２２に接続され、内部導体３３２が中心導電体３２１の上端部３２１Ｈと電気的に接続され、外部導体３３４がノズルホルダ３２２に対して電気的に接続される。なお、図３では、詳細な接続機構については図示省略している。一方、同軸ケーブル３３１の他端は、マイクロ波発生装置３３に接続されている。これにより中心導電体３２１には、同軸ケーブル３３１を介して、マイクロ波発生装置３３により発生されるマイクロ波エネルギーが供給されるものである。なお、ノズル本体３２３及びノズルホルダ３２２は、アース電位とされる。
【００３５】
プラズマ発生ノズル３２は、上記のように構成されている結果、中心導電体３２１に同軸ケーブル３３１を介してマイクロ波電力が給電されると、絶縁保持部材３２５で支持されている中心導電体３２１と、アース電位とされているノズル本体３２３との間に電位差が生じるようになる。そして、中心導電体３２１の下端部３２１Ｂ及びノズル本体３２３の下端縁３２３Ｂの近傍に電界集中部が形成されるようになる。
【００３６】
かかる状態で、ガス供給孔３２３２から例えば酸素ガスや空気のような酸素系の処理ガスがノズル本体３２３の筒状空間３２３１へ供給されると、前記マイクロ波電力により処理ガスが励起されて中心導電体３２１の下端部３２１Ｂ付近においてプラズマ（電離気体）が発生する。このプラズマは、電子温度が数万度であるものの、ガス温度は外界温度に近い反応性プラズマ（中性分子が示すガス温度に比較して、電子が示す電子温度が極めて高い状態のプラズマ）であって、常圧下で発生するプラズマである。
【００３７】
このようにしてプラズマ化された処理ガスは、ガス供給孔３２３２から与えられるガス流によりプルームＰとしてノズル本体３２３の下端縁３２３Ｂ（保護管３２４の下端縁）から放射される。このプルームＰにはラジカルが含まれ、例えば処理ガスとして酸素系ガスを使用すると酸素ラジカルが生成されることとなり、有機物の分解・除去作用、表面粗面化作用等の表面改質性能を有するプルームＰとすることができる。このプルームＰは、図３に示すように、回路基板Ｗのクリームはんだ印刷面を含む処理面Ｗａに対して照射される。
【００３８】
マイクロ波発生装置３３は、プラズマを発生させるためのマイクロ波エネルギーを発生するもので、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源にて発生されたマイクロ波の強度を所定の出力強度に調整するアンプとを具備するものを用いることができる。上述の通り、マイクロ波発生装置３３にて発生されるマイクロ波エネルギーは、同軸ケーブル３３１によりプラズマ発生ノズル３２へ給電される。なお、このようなマイクロ波発生装置３３に代えて、例えば１３．６５ＭＨｚの高周波電力を発生する高周波電源を用いることができる。
【００３９】
処理ガス供給装置３４は、例えば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガスのような、プラズマ発生ノズル３２へ供給する適宜な処理ガスを貯留するガスボンベと、ガス供給量を制御する流量制御弁などを備えてなる。処理ガス供給装置３４に備えられている処理ガスは、ガス供給管３４１を介してノズル本体３２３のガス供給孔３２３２に向けて供給される。
【００４０】
ワークキャリー３０１は、はんだ付けを行う回路基板Ｗを、プラズマ発生ノズル３２の作業領域を経由する所定の搬送ルートで順次搬送するものである。すなわちワークキャリー３０１は、基板供給装置１１から次々に与えられる回路基板Ｗを当該プラズマ照射装置３０に導き、そしてプラズマ照射処理後の回路基板Ｗを次段のはんだ印刷装置１３へ送り出すものである。
【００４１】
制御部３５は、プラズマ照射装置３０の動作制御を行うもので、ロボット制御部３５１、全体制御部３５２及び操作部３５３を備えて構成されている。
【００４２】
ロボット制御部３５１は、汎用ロボットコントローラ等からなり、全体制御部３５２の制御下で、ロボットハンド３１の旋回、屈曲動作を制御することで、プラズマ発生ノズル３２の位置調整を行う。すなわちロボット制御部３５１は、ロボットハンド３１を駆動させることで、その先端に装着されているプラズマ発生ノズル３２から放出されるプルームＰが、回路基板Ｗの処理面Ｗａに対して所定の間隔を置いて照射されるよう、プラズマ発生ノズル３２の位置調整を行う制御をする。
【００４３】
全体制御部３５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、前記ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、プラズマ照射装置３０の全体的な動作制御を行う。すなわち、全体制御部３５２は、操作部３５３より与えられるユーザの指示信号に応じて、ロボット制御部３５１、マイクロ波発生装置３３、処理ガス供給装置３４及びワークキャリー３０１を制御して、プラズマ発生ノズル３２からプルームＰを放出させ、回路基板Ｗの処理面Ｗａに対する表面改質等を行わせるものである。
【００４４】
以上説明したロボットハンド型のプラズマ照射装置３０は、回路基板Ｗの処理面Ｗａの領域、つまりクリームはんだの印刷面の面積が比較的狭い回路基板Ｗ、或いは処理面Ｗａの領域が点在しているような回路基板Ｗに対する表面改質用として好適である。
【００４５】
図４は、図１に示したプラズマ照射装置１２の他の具体的実施形態である導波管型のプラズマ照射装置４０を示す構成図である。この導波管型のプラズマ照射装置４０は、所定波長のマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置４１、該マイクロ波発生装置４１にて発生されたマイクロ波を伝搬させる導波管４２、導波管４２に設けられた３つのプラズマ発生ノズル４３、導波管４２の遠端側に配置されマイクロ波を反射させるスライディングショート４４、導波管４２の近端側に配置されプラズマ発生ノズル４３に対するインピーダンス整合を行うスタブチューナ４５、導波管４２に放出されたマイクロ波のうち反射マイクロ波がマイクロ波発生装置４１に戻らないよう分離するサーキュレータ４６、サーキュレータ４６で分離された反射マイクロ波を吸収するダミーロード４７、及び当該プラズマ照射装置４０の制御部４８を備えて構成されている。
【００４６】
マイクロ波発生装置４１は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源を含み、発生されたマイクロ波を導波管４２の内部へ向けて放出するマイクロ波送信アンテナ４１１を備える。
【００４７】
導波管４２は、アルミニウム等の非磁性金属からなり、断面矩形の長尺管状を呈する。この導波管４２の回路基板Ｗとの対向面には、３個のプラズマ発生ノズル４３が配列されている。なお、プラズマ発生ノズル４３の配列個数は、プラズマ照射面の大きさ等に応じて適宜決定すればよい。
【００４８】
プラズマ発生ノズル４３は、先に図３で説明したプラズマ発生ノズル３２と同様な構成を有しており、中心導電体４３１と、この中心導電体４３１を収納する筒状空間が形成された外部導電体としての円筒状のノズル本体４３２と、中心導電体４３１をノズル本体４３２の内部において絶縁支持させるための絶縁体シール部材４３３を備える。なお、ノズル本体４３２内部の前記筒状空間には、所定の処理ガスが供給されるようになっている。
【００４９】
中心導電体４３１の上端部側は、導波管４２の下面板を貫通して導波空間４２１に所定長さだけ突出する一方で、下端部側がノズル本体４３２の下端縁と略面一になるように、上下方向に配置されている。この中心導電体４３１の導波空間４２１への突出部分は、導波空間４２１を伝搬するマイクロ波を受信するアンテナ部として機能する。このアンテナ部が導波管４２内を伝搬するマイクロ波を受信することで、中心導電体４３１にはマイクロ波エネルギー（マイクロ波電力）が与えられる。他の２つのプラズマ発生ノズル３２も、これと同じ構成を備えている。
【００５０】
プラズマ発生ノズル４３は上記のように構成されている結果、ノズル本体４３２と導波管４２とは導通状態（同電位）とされている一方で、中心導電体４３１は絶縁体であるシール部材４３３で支持されていることから、両者は電気的に絶縁されている。従って、導波管４２がアース電位とされた状態で、中心導電体４３１のアンテナ部でマイクロ波が受信され中心導電体４３１にマイクロ波電力が給電されると、その下端部とノズル本体４３２の下端縁との間に電界集中部が形成されるようになる。
【００５１】
かかる状態で、ノズル本体４３２内部の前記筒状空間に例えば酸素ガスや空気のような酸素系の処理ガスが供給されると、前記マイクロ波電力により処理ガスが励起されてプラズマ発生ノズル４３の下端部においてプラズマ（電離気体）が発生する。このプラズマは、電子温度が数万度であるものの、ガス温度は外界温度に近い反応性プラズマであって、常圧下で発生するプラズマである。このようにしてプラズマ化された処理ガスは、プルームＰとしてノズル本体４３２の下端縁から放射される。そして、このプラズマ照射装置４０では、プラズマ発生ノズル４３が導波管４２の長手方向に沿って３個配列されていることから、導波管４２の長手方向に延びるライン状のプルームＰを発生させることが可能となる。
【００５２】
スライディングショート４４は、各々のプラズマ発生ノズル４３に備えられている中心導電体４３１と、導波管４２の内部を伝搬されるマイクロ波との結合状態を最適化するために備えられているもので、マイクロ波の反射位置を変化させて定在波パターンを調整可能とするべく導波管４２の遠端側に連結されている。従って、定在波を利用しない場合は、当該スライディングショート４４に代えて、電波吸収作用を有するダミーロードが取り付けられる。
【００５３】
スタブチューナ４５は、負荷となるプラズマ発生ノズル４３の中心導電体４３１に対するインピーダンス整合を図るためのもので、導波管構造を備えたピースの上面板に所定間隔を置いて直列配置された３つのスタブチューナユニットを備えている。このスタブチューナユニットに各々備えられているスタブの導波空間内への突出長を調整することで、インピーダンス整合が行われる。
【００５４】
サーキュレータ４６は、例えばフェライト柱を内蔵する導波管型の３ポートサーキュレータからなり、一旦は導波管４２へ向けて伝搬されたマイクロ波のうち、プラズマ発生ノズル４３で電力消費されずに戻って来る反射マイクロ波を、マイクロ波発生装置４１に戻さずダミーロード４７へ向かわせるものである。このようなサーキュレータ４６を配置することで、マイクロ波発生装置４１が反射マイクロ波によって過熱状態となることが防止される。
【００５５】
ダミーロード４７は、上述の反射マイクロ波を吸収して熱に変換する水冷型（空冷型でも良い）の電波吸収体である。このダミーロード４７には、冷却水を内部に流通させるための冷却水流通口（図略）が設けられており、反射マイクロ波を熱変換することにより発生した熱が前記冷却水に熱交換されるようになっている。
【００５６】
制御部４８は、マイクロ波出力制御部４８１、ガス流量制御部４８２、全体制御部４８３、及び全体制御部４８３に対して所定の操作信号を与える操作部４８４が備えられている。
【００５７】
マイクロ波出力制御部４８１は、マイクロ波発生装置４１から出力されるマイクロ波のＯＮ−ＯＦＦ制御、出力強度制御を行うもので、所定のパルス信号を生成してマイクロ波発生装置４１によるマイクロ波発生の動作制御を行う。
【００５８】
ガス流量制御部４８２は、各プラズマ発生ノズル４３へ供給する処理ガスの流量制御を行うものである。具体的には、ガスボンベ等の処理ガス供給源４９１とプラズマ発生ノズル４３との間を接続するガス供給管に設けられた流量制御弁４９２の開閉制御乃至は開度調整を行う。
【００５９】
全体制御部４８３は、当該プラズマ照射装置４０の全体的な動作制御を司るもので、操作部４８４から与えられる操作信号に応じて、上記マイクロ波出力制御部４８１及びガス流量制御部４８２を、所定のシーケンスに基づいて動作制御する。すなわち、予め与えられた制御プログラムに基づいて、所定流量の処理ガスを各プラズマ発生ノズル４３へ供給させつつマイクロ波電力を与えてプラズマ（プルームＰ）を発生させ、所定位置に搬送されて来る回路基板Ｗのクリームはんだ印刷面に対し、表面改質等のためにプルームＰを放射させるものである。
【００６０】
以上説明したプラズマ照射装置４０によれば、導波管４２に複数個配列して取り付けられたプラズマ発生ノズル４３からプルームＰを回路基板Ｗに対して放射することが可能であるので、先に説明したロボットハンド式のプラズマ照射装置３０に比べて、クリームはんだの印刷面の面積が比較的広い回路基板Ｗをワークとする場合に有利である。また、前述のプラズマ照射装置３０及びこの導波管式のプラズマ照射装置４０は、常温常圧でプラズマを発生させることができるので、真空チャンバー等を必要とせず、本発明の部品実装装置に容易に組み込むことができる。
【００６１】
次に図５に基づいて、以上の通り構成された部品実装装置１０により実行される回路基板５０に対する表面実装動作の一例について説明する。まず図５（ａ）に示すように、基板供給装置１１から回路基板５０が部品実装ライン内へ供給される。回路基板５０は、絶縁基材５１と、該絶縁基材５１の表面に所定のパターン形状で形成されている配線パターン５２とからなる。
【００６２】
回路基板５０は、プラズマ照射装置１２によるプラズマ照射工程に導入される。例えば図２、図３に例示したようなプラズマ照射装置３０のプラズマ発生ノズル３２により、クリームはんだが印刷される配線パターン５２を含む領域にプラズマ（プルームＰ）が照射される（図５（ｂ））。かかるプラズマ照射により、配線パターン５２の埃や油脂等が除去されて清浄化されると共に、表面改質（活性化）がなされる。
【００６３】
図６は、プルームＰによる配線パターン５２の表面改質状況を説明するための模式図である。図６（ａ）に示すように、回路基板５０は、一般に絶縁基材５１上に配線パターン５２を構成する銅パターン層５２１、この銅パターン層５２１の表面を覆う金メッキ層５２２を有してなる。クリームはんだは、金メッキ層５２２の表面に印刷されるのであるが、金メッキ層５２２の表面に酸化膜層ｎが存在したり、有機物からなる異物が付着していたりする場合がある。このような場合、はんだの濡れ性、広がり係数が悪くなり、フラックスを使用しない限り強固な接着は望めない。
【００６４】
しかし、このようなクリームはんだ印刷面にプルームＰが照射されることで、図６（ｂ）に示すように、前記酸化膜層ｎや有機物は分解される。さらに、金メッキ層５２２の表面が微細に粗面化されることも相俟って、クリームはんだがフラックスフリーのものであっても、十分な濡れ性、広がり角を得ることが可能となる。従って、クリームはんだの金メッキ層５２２対する接着性を良好なものとすることができる。
【００６５】
プラズマ照射処理の後、回路基板５０は、はんだ印刷装置１３の作業ステージに導入される。ここでは、図５（ｃ）に示すように、クリームはんだが塗布される部分と塗布されない部分とを区画するマスキングを行うために、回路基板５０の上面にメタルマスク６１が被せられる。このメタルマスク６１には、配線パターン５２に応じた窓部６２が設けられている。そして、図５（ｄ）に示すように、クリームはんだ材料を貯留したスキージ６３をメタルマスク６１上において走行させる態様で、メタルマスク６１の窓部６２を通して配線パターン５２上にクリームはんだ５３がスクリーン印刷される。
【００６６】
その後、回路基板５０は、接着剤ディスペンサ１４の作業ステージへ導入される。この作業ステージで、図５（ｅ）に示すように、はんだ付けのために回路基板５０上にマウントされた電子部品７１，７２が、リフローはんだ付け時にはんだ面から外れることを防ぐために、熱硬化性の接着剤５４がポッティングされる。
【００６７】
続いて回路基板５０は、マウンタ１５の作業ステージへ導入される。ここでは、図５（ｆ）に示すように、チップ部品本体７１１からリード７１２が延出されている第１の電子部品７１、チップ部品本体７２１の両端に電極面７２２が形成されている第２の電子部品７２がマウントされる例を示している。これら電子部品７１，７２は、マウンタ１５の吸着ノズル等で保持された状態で、接着剤５４にチップ部品本体７１１，７２１が接着されると共に、リード７１２又は電極面７２２がクリームはんだ５３とそれぞれ当接するようにマウントされる。
【００６８】
しかる後、回路基板５０は、リフロー炉１６へ導かれる。回路基板５０は、リフロー炉１６内で、例えば２２０〜２３０℃程度に加熱される。かかる加熱により、スクリーン印刷されたクリームはんだは溶融され、電子部品７１，７２は配線パターン５２にはんだ接合されるものである。そして、検査装置１７による検査過程を経て、基板受取装置１８により表面実装ラインから回路基板５０は搬出される。
【００６９】
以上説明した表面実装型の部品実装装置１０によれば、大気圧下でプラズマを照射するプラズマ照射装置がライン中に組み入れられる。そして、回路基板５０の配線パターン５２上にクリームはんだの層がスクリーン印刷される前に、配線パターン５２表面をプラズマ照射により清浄化すると共に表面改質することが可能となる。従って、クリームはんだにフラックスを練り込まなくとも、クリームはんだの配線パターン５２への接着性を良好なものとすることができる。
【００７０】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る挿入実装型の部品実装装置２０の構成を概略的に示すブロック図である。この部品実装装置２０は、基板を貫通して形成されたスルーホールからなる配線パターンを有する基板上に、リード部を有する電子部品等（電気部品）をスルーホールを利用してマウントし、これをフローはんだ付けする挿入実装ラインを構成する装置である。部品実装装置２０は、基板供給装置２１（基板供給手段）、接着剤ディスペンサ２２、マウンタ２３（マウント手段）、プラズマ照射装置２４、フローはんだ槽２５、検査装置２６及び基板受取装置２７を備えている。
【００７１】
上記構成において、基板供給装置２１、接着剤ディスペンサ２２、マウンタ２３、検査装置２６及び基板受取装置２７は、それぞれ図１に示した基板供給装置１１、接着剤ディスペンサ１４、マウンタ１５、検査装置１７及び基板受取装置１８と同等な装置であり、その機能も同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態では、マウンタ２３は、プラズマ照射装置２４の前工程に組み入れられ、リード部を備えた電子部品の前記リード部を前記スルーホールに挿入するように基板へマウントする。
【００７２】
プラズマ照射装置２４としては、先に図２〜図４に例示したプラズマ照射装置３０、４０を用いることができる。プラズマ照射装置２４は、フローはんだ槽２５の前工程に組み入れられ、前記スルーホールと、このスルーホールに挿入された電子部品のリード部とにプラズマを照射するものとされる。
【００７３】
フローはんだ槽２５は、流動するはんだ溶液に基板を接触させることでスルーホールにはんだ層を形成させる、つまりスルーホールに電子部品のリード部をはんだ接合させるものである。このフローはんだ槽２５は、溶融したはんだを噴流（流動）させる噴流はんだ槽と、この噴流はんだに基板の片面が接触するように通過させる基板の搬送装置とを含んで構成されている。
【００７４】
次に図８に基づいて、以上の通り構成された第２実施形態に係る部品実装装置２０により実行される回路基板８０に対する挿入実装動作の一例について説明する。まず図８（ａ）に示すように、基板供給装置２１から回路基板８０が部品実装ライン内へ供給される。回路基板８０は、絶縁基材８１と、絶縁基材８１の表面に所定のパターン形状で形成されている配線パターン８２と、絶縁基材８１の表裏面を貫通するように形成されたスルーホールＴＨと、スルーホールＴＨの内周面に形成されたスルーホールメッキ層８３とからなる。
【００７５】
続いて回路基板８０は、接着剤ディスペンサ２２の作業ステージへ導入される。この作業ステージで、図８（ｂ）に示すように、はんだ付けのために回路基板８０上にマウントされる電子部品７３をフローはんだ付けするまでの間、一時的に回路基板８０に固定させるために、熱硬化性の接着剤８４がポッティングされる。
【００７６】
次に回路基板８０は、マウンタ２３の作業ステージへ導入される。ここでは、図８（ｃ）に示すように、チップ部品本体７３１からリード７３２が延出されている電子部品７３がマウントされる。この電子部品７３は、マウンタ２３の吸着ノズル等で保持された状態で、接着剤８４にチップ部品本体７３１が接着されると共に、２本のリード７３２がそれぞれスルーホールＴＨを貫通するようにマウントされる。
【００７７】
その後、回路基板８０は、プラズマ照射装置２４によるプラズマ照射工程に導入される。例えば図２、図３に例示したようなプラズマ照射装置３０のプラズマ発生ノズル３２により、スルーホールＴＨと、このスルーホールＴＨに挿入された電子部品７３のリード７３２とにプラズマ（プルームＰ）が照射される（図８（ｄ））。かかるプラズマ照射により、スルーホールＴＨ内周面のスルーホールメッキ層８３及びリード７３２の表面の埃や油脂等が除去されて清浄化されると共に、表面改質（活性化）がなされる。
【００７８】
しかる後、回路基板８０は、フローはんだ槽２５へ導かれてフローはんだ付けが為される。すなわち、図８（ｅ）に示すように、２４０〜２５０℃に溶融された状態で噴流力ｆを与えられている噴流はんだ８５に、回路基板８０の裏面８０Ｂを接触させつつ、回路基板８０を所定の速度で通過させる。これにより、スルーホールＴＨ内にはんだが充填され、スルーホールメッキ層８３とリード７３２とがはんだ接合されものである。そして、検査装置２６による検査過程を経て、基板受取装置２７により挿入実装ラインから回路基板８０は搬出される。
【００７９】
以上説明した挿入実装型の部品実装装置２０によれば、フローはんだ槽２５にスルーホールＴＨ付の回路基板８０が浸漬される前に、スルーホールＴＨを含む領域にプラズマを照射してスルーホールメッキ層８３の表面改質を行うことが可能となる。またスルーホールＴＨに挿入される電子部品７３のリード７３２にもプラズマが照射されるので、はんだ付けされる双方の面の濡れ性を改善することができる。従って、フラックス噴霧装置のような、スルーホールＴＨに対してフラックスを噴霧する装置の部品実装ラインへの組み込みを無用とすることができる。また、フラックスを使用しないことから、フラックスを除去する基板洗浄装置等の組み込みも省くことができる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態に係る２つの部品実装装置１０、２０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記（１）〜（３）の変形実施形態を取ることができる。
【００８１】
（１）第１実施形態において、プラズマ照射装置１２の配置位置を工夫して、マウンタ１５による回路基板５０への電子部品７１、７２のマウント時或いはマウント後（図５（ｆ）参照）に、これら電子部品７１、７２のマウント部に向けてプラズマを照射するようにしても良い。若しくは、電子部品７１、７２のマウント前（図５（ｅ）参照）に、電子部品がマウントされる部分に向けてプラズマを照射するようにし、その表面清浄化、表面改質を行うようにしても良い。
【００８２】
（２）図２に示したプラズマ照射装置３０では、プラズマ発生ノズル３２を一つだけロボットハンド３１に搭載した例を示したが、２以上のプラズマ発生ノズルを搭載させるようにしても良い。また、保護管３２４の先端形状を絞ってプルームＰの照射領域を狭くしたり、或いは先端を二股状にしたりしても良い。
【００８３】
（３）図２に示したプラズマ照射装置３０、図４に示したプラズマ照射装置４０において、マイクロ波出力の検出センサ、処理ガスの流量センサを適所に取り付け、マイクロ波エネルギーの出力（若しくは高周波電力の出力）及び／又は処理ガスの流量を制御して、プラズマの発生量やプラズマ化されたガスの温度を全体制御部３５２、４８３にて制御するように構成することが望ましい。かかる構成とすれば、はんだ付けされる被着面の材質、はんだ付け面積等に応じて、最適なプルームＰを発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面実装型の部品実装装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明で用いられるプラズマ照射装置の具体的実施形態の一つであるロボットハンド型のプラズマ照射装置３０を示す構成図である。
【図３】図２に示すプラズマ照射装置３０の要部拡大断面図である。
【図４】本発明で用いられるプラズマ照射装置の他の具体的実施形態である導波管型のプラズマ照射装置４０を示す構成図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係る部品実装装置１０により実行される表面実装動作を示す説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、プルームＰによる配線パターンの表面改質状況を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る挿入実装型の部品実装装置２０の構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、第２実施形態に係る部品実装装置２０により実行される挿入実装動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
Ｗ、５０、８０  回路基板（基板）
１０  （表面実装型の）部品実装装置
１１、２１  基板供給装置（基板供給手段）
１２、３０、４０  プラズマ照射装置
１３  はんだ印刷装置（はんだ層形成手段）
１４、２２  接着剤ディスペンサ
１５、２３  マウンタ（マウント手段）
１６  リフロー炉
１７、２６  検査装置
１８、２７  基板受取装置
２０  （挿入実装型の）部品実装装置
２５  フローはんだ槽
３０  ロボットハンド型のプラズマ照射装置
３１  ロボットハンド
３２  プラズマ発生ノズル
３３  マイクロ波発生装置
３４  処理ガス供給装置
３５  制御部
４０  導波管型のプラズマ照射装置
４１  マイクロ波発生装置
４２  導波管
４３  プラズマ発生ノズル
４４  スライディングショート
４５  スタブチューナ
４６  サーキュレータ
４７  ダミーロード
４８  制御部
５２、８２  配線パターン
７１、７２、７３  電子部品（電気部品）
ＴＨ  スルーホール
【図１】
2007299822.tif 000003
【図２】
2007299822.tif 000004
【図３】
2007299822.tif 000005
【図４】
2007299822.tif 000006
【図５】
2007299822.tif 000007
【図６】
2007299822.tif 000008
【図７】
2007299822.tif 000009
【図８】
2007299822.tif 000010